كل ما تود معرفته عن هياكل تثبيت الألواح الشمسية

المقدمة

يتكون النظام الشمسي من الألواح الشمسية والعاكس وبطارية في بعض الأحيان، لكن كيف يتم ترتيب الأرواح وتثبيتها وربطها ببعضها البعض؟ هل يوجد شروط أو أجهزة أو أدوات معينة لربط هذه الألواح؟

نتعرف في هذا المقال على فوائد قواعد تثبيت الألواح أنواعها  وما هي أهم العوامل التي يجب مراعتها عند تصميمها.

ما هي هياكل تثبيت الألواح وما هي أهميتها؟

يعتمد أداء الألواح الشمسية على كمية الضوء الشمسي الساقط عليها، ولتحقيق أفضل أداء لها يتم تثبيت الألواح بزاوية معينة باتجاه الجنوب غالباً، وهنا تكمن أهمية هياكل تثبيت الألواح الشمسية.

توجه هذه الهياكل الألواح الشمسية في الاتجاه والارتفاع المطلوبين في جميع التطبيقات وعلى جميع الأسطح، وتمكّنها من الحفاظ على الزاوية الأمثل لتحقيق أقصى إنتاجية للطاقة وتحافظ على الألواح واستقرارها خلال الظروف الجوية المختلفة.

أنواع الهياكل

يجب تحديد نوع الهيكل المستخدم قبل تركيب النظام بل يجب تحديده أثناء عملية التصميم وذلك وفقاً للمكان الذي سيتم تثبيت النظام فيه. وتنقسم الهياكل إلى عدة أنواع وهي:

• هيكل التركيب على سطح السقف من الخرسانة المسلحة – RCC

يُستخدم هذا النوع من الهياكل على أسطح السقوف الخرسانية، وهو النوع الأكثر شيوعًا في الأنظمة المنزلية والتجارية.

أما مزايا هذا النوع فهي:

• تكاليف أقل للتركيب 

• سهولة الصيانة

• استغلال المساحة غير المستخدمة في السقف لتوليد الطاقة

وعيوبه:

• يتطلب حفر في الأسقف

• يتطلب مساحات كبيرة خالية من الظلال 

• صعوبة توسيع النظام مستقبلاً

• هيكل التركيب على الأرض

يثبت هذا النوع من الهياكل الألواح الشمسية على الأرض مباشرة، ويعد هذا النوع من الهياكل حلاً جيدًا إذا لم يتوفر مساحة على الأسقف الخاصة بك أو إذا كانت الأسقف مغطاة بالظلال. 

مزايا هياكل الأرض:

• تسمح بإنتاج الطاقة بشكل أكبر

• لا تتطلب إجراء التعديلات على المباني

• سهولة تركيب أنظمة تتبع الشمس معها

عيوبه:

• ارتفاع تكاليف التركيب 

• عرضة للتخريب وتراكم الأوساخ 

• هيكل التثبيت فوق مواقف السيارات

تشبه هياكل مواقف السيارات إلى حد كبير هياكل التركيب على الأرض، ولكن الفرق الرئيسي بينهما أن هياكل المواقف يتم تثبيتها على ارتفاع عالي لترك مسافة أسفل النظام لاصطفاف السيارات.

تمكن هذه الهياكل تحويل العقارات غير المستخدمة إلى أماكن لتوليد للطاقة النظيفة، كما يمكن استخدام الطاقة الناتجة من الأنظمة المثبتة فوق المواقف لشحن المركبات الكهربائية.

مزايا هياكل المواقف:

• سهولة الصيانة

• استغلال الأماكن غير المستخدمة مثل مواقف السيارات لتوليد الطاقة

• توفير وظيفة مزدوجة من خلال توليد الطاقة وتوفير موقف للسيارة

وعيوبها:

• ارتفاع تكاليف التركيب 

• تتطلب العديد من الموافقات والتراخيص قبل إنشائها

• الهياكل السقفية

الهياكل السقفية هي أساسًا الهياكل التي تستخدم على الأسطح، ولكن بدلاً من الأسطح الخرسانية، يتم تركيبها على الأسطح المعدنية للمظلات / ألواح السقف (هانجر). يمكن استخدام الهياكل السقفية في القطاع المنزلي، ولكنها أكثر شيوعًا بين القطاعين التجاري والصناعي.

يختار أصحاب هذه القطاعات الهياكل السقفية لتثبيت الألواح الشمسية فوق مصانعهم ومستودعاتهم ومقاهيهم غير الخرسانية، لتوليد الطاقة الشمسية لتلبية احتياجات المنشأت من الطاقة.

مزايا الهياكل السقفية:

• انخفاض تكلفة التركيب 

• سهولة الصيانة

• استغلال المساحة الفارغة لتوليد الطاقة

العيوب:

• خرج الطاقة الناتج من النظام متوسط نوعاً ما

• يشترط عدم تأثر سطح المصنع أو المنشأة بالظلال

• هياكل أنظمة التتبع

وهذه الهياكل تقوم بتتبع الشمس وتوجيه الألواح نحوها تلقائياً طوال اليوم للحصول على أفضل أداء لإنتاج الطاقة الشمسية. وهناك نوعان رئيسيان لهياكل أنظمة التتبع:

1. أنظمة التتبع ذات المحور الواحد ويمكنها توجيه الألواح باتجاه واحد (الشرق والغرب) خلال اليوم.
2. أنظمة التتبع ذات المحورين وتتبع أنظمة التتبع ذات المحورين مسار الشمس اليومي والفصلي وتستخدم عادة في أنظمة الطاقة الشمسية المركزة – CSP

تعمل هياكل أنظمة التتبع الشمسي على تحسين الكفاءة وتقلل من الصيانة اليدوية، ولكنها ليست شائعة بسبب ارتفاع التكلفة الإجمالية. 

مزايا هياكل أنظمة التتبع:

• تزيد من الإنتاج بزيادة مدة التعرض للشمس

• يمكنها تحقيق أفضل استفادة من الإمكانات في مساحة محدودة

• يمكنها تجنب الظلال ورفع الكفاءة

عيوب هذه الهياكل:

•ارتفاع تكلفة التركيب 

• عملية التركيب معقدة

• صعوبة الصيانة

• قد تكون خطيرة أو تحتاج لرعاية إضافية كونها متحركة.

أهم العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار هيكل النظام الشمسي:

1. طبيعة المكان: يجب أولاً تحديد المكان الذي سيتم تثبيت نظام الطاقة الشمسية عليه والتطبيقات التي سيوفر لها النظام الطاقة وتحديد أماكن وضع أجزاء النظام.
2. حجم النظام: يجب تحديد حجم نظام الطاقة الشمسية وعدد الألواح المطلوبة لتحديد شكل وحجم الهيكل، وإدراج إمكانية التوسعة المستقبلية وتوفر الإمكانيات اللازمة لذلك والأخذ بعين الاعتبار الحاجة لصيانة وتنظيف الألواح أو أجزاء النظام.
3. التكلفة: دراسة الجدوى الإقتصادية للمشروع وتحديد نوع الهيكل المناسب.

الخلاصة

تختلف أنواع وطبيعة الهياكل المستخدمة لدعم وتثبيت الألواح في الأنظمة الشمسية، ويكون هذا الإختلاف وفقاً للتطبيقات والأماكن التي سيثبت عليها النظام. لذلك من المهم الأخذ بعين الاعتبار المكان وحجم النظام الشمسي قبل البدء بتصميم وتثبيت النظام.

اختلاف أنواع الهياكل مهم جداً فهذا يوفر مرونة عالية لتثبيت الأنظمة وزيادة في إمكانية استغلال المساحات غير المستخدمة سواء فوق أسطح المنازل أو مواقف السيارات أو أسقف المصانع.

تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…

نتمنى لكم يوماً مشمساً!

المصدر: Ornate Solar